本論文では、GaN基板の高能率・高品位研磨を目的として、水素プラズマを用いたプラズマ援用研磨（PAP）における高効率表面改質メカニズムを明らかにしました。GaNは次世代パワー・高周波デバイス材料として有望である一方、化学的安定性と高硬度のため、高品位かつ高能率な加工が難しい材料です。従来のPAPでは主に酸化性プラズマが用いられてきましたが、表面改質速度の不足が加工効率向上の課題となっていました。そこで本研究では、原子径が小さく還元性を有する水素プラズマに着目し、GaN表面との相互作用機構を詳細に解析するとともに、改質条件の最適化を行いました。 
　その結果、水素プラズマによるGaN表面の改質速度は、従来用いられてきたCF4プラズマと比較して約6倍に向上することが明らかとなりました。さらに、水素ラジカルがGaN中のNと優先的に反応し、表面に金属Gaを形成すること、またGaが反応過程でGa2H6を経由して生成・分解することで改質が進行することを示しました。一方で、改質時間が長くなると表面のGaが粒子状に凝集し、表面粗さの悪化を引き起こすことも確認されました。このため、高品位なPAPを実現するためには、粒子化が生じる前に改質層を除去することが重要であることを示しました。
　また、プラズマ中の水素ラジカル密度を高めることで改質速度をさらに向上できる一方、基板温度を過度に上昇させると結晶方位依存の反応差が顕在化し、六角形エッチピットの形成によって表面粗さが悪化することが分かりました。これらの結果から、高密度の水素プラズマを比較的低温条件で用いることが、GaN表面の高効率改質と低粗さ維持を両立する有効な条件であることを示しました。